Por que a EEPROM serial é preferível à EEPROM paralela?


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Na página da EEPROM na wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/EEPROM , é indicado que "os dispositivos EEPROM paralelos normalmente têm um barramento de dados de 8 bits e um barramento de endereço amplo o suficiente para cobrir a memória completa" e também "A operação de uma EEPROM paralela é simples e rápida quando comparada à EEPROM serial". Nesse caso, por que as EEPROMs seriais estão se tornando mais populares que a EEPROM paralela?


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Eles exigem menos pinos e vários barramentos seriais são muito comuns em projetos. Com as velocidades modernas, a velocidade de série é absolutamente boa para o que os dispositivos EEPROM são usados.
David David

Certamente, com as mesmas velocidades modernas, uma interface paralela daria um rendimento muito melhor, comparado a uma interface serial?
Arpith

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Claro, mas se você não precisa de velocidades mais rápidas do que as séries, então por que desperdiçar pinos?
David

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... é por isso que temos USB, não UPB
Chu

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E serial ATA, PCI express etc.
David

Respostas:


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É muito simples. Número de pinos e custo da embalagem.

Os dispositivos EEPROM são usados ​​principalmente para armazenar dados paramétricos ou constantes de caracterização para um dispositivo. O cenário típico é escrever muito raramente e ler normalmente uma vez cada vez que o dispositivo host é inicializado. Para esse tipo de aplicativo, os tempos de gravação relativamente lentos da EEPROM são pouco preocupantes. E o tempo de leitura para carregar no máximo alguns K-bytes de dados de um dispositivo serial (SPI ou I2C) normalmente não é um impacto excessivo no tempo.

Há outro fator que influenciou a popularidade dos dispositivos seriais em relação aos dispositivos paralelos. Essa tem sido a migração de dispositivos MCU de unidades mais antigas de microprocessadores com barramentos paralelos para os tipos modernos muito mais predominantes que possuem toda a memória de armazenamento de programa e memória de dados embutida no chip. Muitas vezes, não há mais uma opção de barramento paralelo diretamente disponível. E, na maioria das aplicações, há muito pouco interesse em usar dezenas de pinos para atingir um periférico paralelo.


Você quer dizer que o único fator decisivo aqui é o imóvel que os alfinetes ocupam?
Arpith

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@ Arpith Isso não é uma consideração insignificante. Uma EEPROM paralela de 32 kilobits exigiria mais de 20 pinos e um pacote correspondentemente grande; um serial requer dois.
Nick Johnson

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@ MichaelKaras: +1 no último parágrafo da sua resposta (não encontrei essas informações em nenhum lugar). Alguma fonte / referência para me ajudar a aprender mais sobre os tipos de EEPROM?
Arpith

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Além disso, você pode conectar dispositivos SPI em cadeia e ter vários dispositivos I2C em um barramento, economizando ainda mais pinos.
Pjc50

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O espaço necessário para rotear os rastreamentos extras para um pacote paralelo também pode ser significativo em algumas aplicações.
Semaj

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Nos primeiros dias, os fios eram baratos e os transistores eram caros. Hoje em dia é o contrário. Por isso, quase tudo é feito em série.

Nos primeiros dias, os chips não eram muito sofisticados e uma CPU ligava e lia a primeira coisa que encontrava no barramento de memória no endereço inicial, de modo que as EEPROMs paralelas efetivamente imitavam a DRAM que estava pendurada no barramento.

Hoje em dia, a RAM DDR está gritando com gigahertz em enormes ônibus largos, fazer um chip flash que pudesse pendurar no mesmo barramento seria proibitivamente caro e sem sentido quando as CPUs modernas têm inteligência interna suficiente (graças a transistores pequenos e baratos) para inicialize com o flash I²C / SPI .

Nos micros, hoje em dia o programa flash e a RAM geralmente são internos ao dispositivo. O armazenamento externo como EEPROM pode ficar suspenso em um barramento de I²C, economizando pinos de E / S para outras funções, mantendo um rendimento aceitável. Quanto menos pinos de E / S você usar, menor, mais barato e mais eficiente em termos de energia. Além disso, é muito mais fácil rastrear dois fios ao redor de uma placa do que dois barramentos de 8/16/32 bits, com os problemas associados da EMC, etc., etc.


Se um processador precisar usar um barramento de memória para acessar sua memória principal, e se esse barramento for lento o suficiente para que o carregamento capacitivo não seja um problema específico, a interface de uma EEPROM paralela projetada para ser escrita "no sistema" será muitos casos são mais fáceis e baratos do que a interface de um serial. Os sinais de decodificação de endereço geralmente são gerados em grupos de oito e, se houver um sinal de decodificação de endereço disponível, a adição de uma EEPROM paralela pode exigir zero circuito extra.
Supercat

A memória de inicialização do PC é um aplicativo um tanto incomum, embora um aspecto interessante disso seja o fato de alguns processadores terem barramentos altamente configuráveis ​​e RAM de cache suficiente para armazenar uma quantidade significativa de código sem usar o barramento externo principal. Se o processador puder carregar algum código inicial antes de precisar usar o barramento externo, esse código poderá configurar as características do barramento para corresponder à configuração do hardware físico.
Supercat

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Não esqueça que existe uma "casa de recuperação" chamada SQI. Essa é uma interface serial de múltiplos bits paralelos (significa Interface Quad Serial ).

Do ponto de vista do protocolo, é o mesmo que trabalhar com uma interface serial normal, mas, em vez de apenas um bit ser transferido a cada relógio, 4 bits podem ser transferidos de uma só vez. Em vez de um único arranjo de dados / relógio ou din / dout / relógio, ele possui 4 pinos de dados e um relógio. Isso fornece 4x a passagem de uma interface serial normal e não requer muito mais pinos. De fato, muitos chips flash SPI também podem ser executados no modo SQI sem exigir mais do que os 8 pinos existentes que eles já possuem. Um aumento significativo na velocidade sem aumento no setor imobiliário.

O SQI está se tornando uma interface popular para carregamento mais rápido de programas a partir de chips flash externos - não apenas usados ​​para microcontroladores simples, mas também agora frequentemente usados ​​para inicializar o BIOS de PCs, especialmente laptops, onde o espaço é uma preocupação real.


Uau. Isso eu não tinha ouvido falar.
Arpith

O SQI oferecerá 4x a taxa de transferência do flash serial ao buscar dados sequencialmente, mas um flash paralelo de 8 bits de largura ainda pode ser uma ordem de magnitude mais rápida quando um byte de muitos locais "aleatórios".
precisa

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A baixa contagem de pinos no próprio dispositivo é provavelmente menos importante do que a economia no MCU ou FPGA ao qual você o conecta.

Encontrar 8 pinos de dados, além de muitos outros endereços, selecionar e ativar pinos significa um pacote muito maior e provavelmente também mais despesas para o MCU.


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Embora os chips EEPROM paralelos sejam mais rápidos e menos complicados de se comunicar, os seriais são mais baratos em termos de hardware, pois exigem menos pinos, energia e fios / circuitos.


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Apenas para sorrisos, digamos que eu tenha um rádio bidirecional antigo no meu avião, com 16 frequências disponíveis e selecionáveis ​​no cockpit, onde a unidade de controle reside.

Em algum lugar atrás, está a unidade transmissora-receptora com um cabo que passa para a unidade de controle que contém, entre outras coisas, os 16 fios que passam pela chave seletora da cabine necessária para fazer a seleção de frequência.

Um dia, ao conversar com um amigo, trago o assunto do rádio e pergunto se não seria possível codificar as configurações de frequência da cabine em um número binário de quatro bits e enviá-lo por quatro fios (economizando 12 fios ) para a unidade T / R, onde seria decodificado nos dezesseis sinais necessários para fazer a seleção de frequência.

"Claro", ele diz, "mas por que parar aí? Em vez de enviar o número [de quatro bits] de uma só vez, por que não enviá-lo um pouco de cada vez por um único fio e ter o decodificador na figura da unidade de T / R a frequência selecionada, economizando 15 fios no cabo e 15 pinos cada nos conectores que conectam as unidades? "


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Abaixo estão alguns motivos pelos quais a EEPROM serial é preferível à EEPROM paralela.

  1. Menor consumo de corrente . Por exemplo, as correntes de operação para as séries de 16K são de cerca de 3 mA; o mesmo para dispositivos paralelos de 16K é de aproximadamente 30 mA e acima. Portanto, quanto menor a corrente, menor o consumo de energia.

  2. Tensão mais baixa - EEPROMs seriais estão disponíveis nos mercados que operam em baixas tensões (1,8-2,5 V). A operação de baixa tensão também tem um efeito positivo no consumo de energia.

  3. Programabilidade - EEPROMs seriais são mais fáceis de programar do que em paralelo. EEPROMs seriais têm a capacidade e facilidade de programar um byte de cada vez;

  4. EEPROMs seriais estão disponíveis em dimensões menores

  5. Menor contagem de pinos

  6. Disponível a um preço mais baixo em comparação com os paralelos

  7. Baixo overhead e suporte do microcontrolador


O ponto 2 é provavelmente incidental. Não há razão técnica para que as EEPROMs paralelas precisem de alta tensão. Mas as EEPROMs de baixa voltagem visam o mercado de baixa energia e, pela razão 1, essas EEPROMs de baixa potência são seriais.
MSalters

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Não tenho certeza se Sanjeev está comparando dispositivos iguais aqui, se eles estiverem disponíveis. Os eeproms paralelos são bastante antigos, enquanto os seriais são um fenômeno mais moderno em geral, então dizer que um dispositivo de 16k dos anos 80 é menos eficiente do que um dispositivo de 16k de 2015 é uma comparação falsa, é provável que eles estejam usando tecnologias completamente diferentes. ...
John L

Qual é a unidade para "16K"? São 16 kilobits? 16 kilobytes?
Peter Junqueira

São 16 kilobytes.
Sanjeev Kumar

@ John Esta comparação não foi baseada no tempo. Mesmo se você procurar as EEPROMs seriais mais antigas, elas não funcionam com tensões mais baixas. Essa comparação é baseada apenas na tecnologia disponível hoje.
Sanjeev Kumar

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Parece que ninguém mencionou outro motivo para a série.

É mais rápido. SIM, mais rápido. Porque é difícil tentar manter todos esses sinais paralelos sincronizados em alta velocidade. É muito mais fácil ir rápido com o serial. E se isso não for rápido o suficiente, adicione outro canal (serial paralelo).


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